劉剛

摘 要：伴隨著我國經(jīng)濟的快速增長，國家增加了對于城市軌道交通、城市綜合管廊等基礎(chǔ)性建設(shè)工程的資金投入，希望能夠緩解各大城市出現(xiàn)的交通堵塞等現(xiàn)象。本文依托深圳市城市軌道交通10號線孖嶺站～冬瓜嶺站區(qū)間盾構(gòu)法隧道施工經(jīng)驗，介紹了盾構(gòu)法隧道施工工藝，對施工過程中的風險進行一個簡要的概述，并提出一些規(guī)避措施，旨在能夠?qū)Χ軜?gòu)隧道施工提供一定的理論指導。

關(guān)鍵詞：地鐵;盾構(gòu)法隧道;施工工藝;施工風險;風險規(guī)避

1 工程概況

深圳市城市軌道交通10號線冬瓜嶺站至孖嶺站區(qū)間沿彩田路南北敷設(shè)，側(cè)穿北環(huán)彩田立交，下穿大斷面雨水箱涵、北環(huán)電纜隧道、北環(huán)大道后到達孖嶺站。左線全長383.842 m，右線全長395.282 m，埋深10.0 m～16.1 m。所處地層主要為全風化混合巖，局部位于砂質(zhì)粘性土和強風化混合巖中。

2 盾構(gòu)法隧道施工方法

2.1 施工流程

盾構(gòu)始發(fā)前準備工作→盾構(gòu)掘進施工→盾構(gòu)到達施工。

2.2 盾構(gòu)始發(fā)前準備工作

盾構(gòu)始發(fā)前準備工作主要有：托架與反力架支撐系統(tǒng)設(shè)計及安裝、端頭加固、安裝洞門密封卷簾、盾尾刷焊接與手涂密封油脂、洞門封閉、確定施工參數(shù)。

托架安裝時為防止盾構(gòu)機出現(xiàn)“栽頭”現(xiàn)象，需抬高5 cm進行安裝。反力架支撐系統(tǒng)主要由鋼反力架、鋼支撐與負環(huán)管片組成，為保證施工安全并為盾構(gòu)機提供足夠推力，支撐必須經(jīng)過驗算，合格后再進行施工。

端頭加固為盾構(gòu)始發(fā)準備工作的重要一項。只有在端頭加固完成且達到設(shè)計強度時，方可進行盾構(gòu)始發(fā)工作，一般情況下采用旋噴樁工藝作為端頭加固施工工藝。

因刀盤直徑一般大于成型隧道外徑，為避免掘進時地下水及漿液順著縫隙流出，在側(cè)墻上安裝環(huán)形橡膠板止水裝置，即洞門密封卷簾。

盾尾刷及手涂油脂主要起密封作用，將地下水及漿液與隧道分隔開來。此工序極為重要，必須嚴格把控材料及質(zhì)量。

洞門密封主要目的為減少隧道與刀盤間隙流出的地下水與漿液，避免造成地面沉降過大。當盾尾完全通過洞門后，對洞口位置進行補注漿。

盾構(gòu)掘進參數(shù)主要有：推力、掘進速度、刀盤轉(zhuǎn)速、刀盤扭矩、土壓力、碴土改良方式及注入量、同步注漿壓力及注漿量等參數(shù)。掘進參數(shù)可根據(jù)地質(zhì)條件與該地區(qū)既有施工經(jīng)驗進行確定。

2.3 盾構(gòu)掘進施工

盾構(gòu)掘進施工主要有：碴土改良、壁后注漿、管片拼裝、盾構(gòu)姿態(tài)控制和刀具檢查與維保。

始發(fā)段掘進施工時根據(jù)各參數(shù)的使用效果及實際地質(zhì)情況對參數(shù)進行調(diào)整，并加強監(jiān)測，完善各項參數(shù)，減少地面沉降。

碴土改良是盾構(gòu)施工工序中重要一項。其作用原理為讓渣土和添加介質(zhì)攪拌在一起，變成一種透水性差、塑流性好的碴土，形成穩(wěn)定的開挖面。保證施工中有效控制地面沉降、保證進速度。常規(guī)的碴土改良方式是膨潤土與泡沫相結(jié)合的方式[1]。

壁后注漿分為同步注漿與二次注漿，同步注漿在掘進時進行，二次注漿則盾尾通過管片后進行。同步注漿多采用水泥砂漿，二次注漿主要采用水泥漿或雙液漿。根據(jù)經(jīng)驗同步注漿量一般為6 m3/環(huán)～7 m3/環(huán)。二次注漿根據(jù)地質(zhì)及注漿記錄情況，分析注漿效果、結(jié)合監(jiān)測情況，根據(jù)注漿壓力變化確定注漿量。

管片拼裝的依據(jù)主要有：①盾構(gòu)千斤頂與鉸接千斤頂?shù)男谐滩?②管片拼裝前后管片外表面與盾殼內(nèi)面的間隙。管片拼裝采用先底部管片，再從下往上、左右交叉，最后楔形塊的順序進行[2]。

盾構(gòu)姿態(tài)控制是盾構(gòu)施工的核心。在實際施工中，因管片選型錯誤、盾構(gòu)機操作失誤、地層提供的滾動阻力小、線路變坡段或急彎段掘進難度大，可能會導致盾構(gòu)掘進方向偏離設(shè)計圖紙要求，并且超過規(guī)范允許值。施工時利用導向系統(tǒng)提供的盾構(gòu)機實際位置，判斷目前盾構(gòu)機位置以及變化趨勢，并根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整盾構(gòu)機掘進方向，使其始終保持在允許的偏差范圍內(nèi)，調(diào)整原則為“勤糾偏、小糾偏”[3]。

由于冬孖區(qū)間線路較短且刀具均為新刀，因此本區(qū)間掘進過程中無換刀工序。但當區(qū)間范圍內(nèi)存在孤石、基巖等不良地質(zhì)時，則根據(jù)掘進參數(shù)判斷是否需要進行換刀。當扭矩超過5 500 kNm且持續(xù)增加、掘進時無進尺或速度小于5 mm/min，增加推力后上述現(xiàn)象仍然無明顯改善。則可認為刀具已磨損，需進行開倉換刀作業(yè)。

2.4 盾構(gòu)到達施工

盾構(gòu)到達施工主要有：盾構(gòu)機定位及接收洞門位置復(fù)核、端頭加固、洞門破除、安裝洞門圈密封圈、安裝接收基座[4]。

因掘進與洞門施工均存在誤差，為避免盾構(gòu)機無法出洞，在推進至盾構(gòu)到達范圍時，必須對盾構(gòu)機位置進行精確測量，同時對接收洞門位置進行復(fù)核。綜合以上兩點因素進行適當調(diào)整，確定盾構(gòu)機貫通姿態(tài)并制定糾偏計劃。糾偏要逐步完成，每一環(huán)糾偏量不能過大。

接收洞門與始發(fā)洞門的端頭加固方法及意義相同，一般與始發(fā)端同時或稍后施工。

盾構(gòu)機到達后，如不能獨立完成破碎出洞工作，則需對洞門進行破除。一般為人工利用風炮進行施工，可破除一半或者全部破除。洞門密封裝置需在洞門破除完成，渣土清理完成后再開始安裝。

接收基座安裝與始發(fā)托架安裝基本相同，值得注意的是為便盾構(gòu)機順利上座，可降低5 cm安裝。

盾構(gòu)機到達接收段后，首先降低盾構(gòu)機推力、盾構(gòu)機掘進速度和刀盤轉(zhuǎn)速，時刻監(jiān)視出土量和土倉壓力。出洞時，需派專人對車站進行觀察，如土體震動較大，盾構(gòu)機需進一步降低推力、速度及轉(zhuǎn)速，避免坍塌[5]。

3 施工風險概述

由于盾構(gòu)隧道掘進施工會對地層產(chǎn)生一定程度的干擾且存在超挖現(xiàn)象。如果施工存在重大失誤，造成對周邊地層擾動較大或超挖現(xiàn)象嚴重，則會導致地面坍塌、周邊建構(gòu)筑物開裂，掘進軸線偏離設(shè)計等施工風險。

4 風險規(guī)避對策

4.1 嚴格控制施工參數(shù)

第一，嚴格控制掘進速度，施工時掘進速度需保持高度穩(wěn)定，不能掘進過快、過慢或者忽快忽慢。

第二，嚴格控制土壓力，土壓力分為：靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力。一般土壓力應(yīng)位于主動土壓力與被動土壓力之間。施工過程中，為保證掘進工作順利完成，實際土壓力可與靜止土壓力接近。但當下穿既有建構(gòu)筑物時，需適當增加土壓力，以控制地表沉降。但不能超過被動土壓力，避免出現(xiàn)地面隆起。

第三，密切關(guān)注出土量，對土體開展實驗分析，明確渣土分散系數(shù)，計算出每環(huán)理論出土量，與實際出土量進行對比，確保出土量在合理范圍內(nèi)。

第四，控制注漿壓力及注漿量。一般同步注漿使用的是單液漿，始發(fā)前根據(jù)地質(zhì)報告與施工經(jīng)驗計算理論注漿壓力與注漿量，掘進過程中依據(jù)實際地質(zhì)情況，制定更加合理的施工參數(shù)，確保注漿及時性及足量性。

第五，做好碴土改良工作，始發(fā)階段對地質(zhì)情況展開詳細的實驗分析，并根據(jù)實際掘進情況，確定各類型的添加劑使用數(shù)量，保證使用效果。

4.2 加強施工質(zhì)量管控

施工時需加強施工質(zhì)量管控，確保一切與質(zhì)量有關(guān)的工作均處可控狀態(tài)。施工前加強圖紙學習及會審，制定合理的施工方案;嚴格執(zhí)行技術(shù)交底制度;做好材料及構(gòu)配件檢驗，保證原材料質(zhì)量可靠;施工過程中加強質(zhì)量檢查，“人、機、料、法、環(huán)”等各項均滿足質(zhì)量要求;加強成品保護工作，對已完工程制定防護措施，防止前道工序損壞或污染后道工序。

4.3 做好設(shè)備維保工作

盾構(gòu)機穿越建構(gòu)筑物前，需對設(shè)備開展維保工作，確保盾構(gòu)機及其后配套處于最佳狀態(tài)，并儲備備用零件，以便在出現(xiàn)故障時，可及時進行更換。確保穿越風險源過程中不會因故障等原因出現(xiàn)停機的狀況，避免出現(xiàn)施工風險。

5 總結(jié)

盾構(gòu)隧道施工存在不確定性。很多事故是多種危險因素集合在一起產(chǎn)生的，因此需提高對風險的認知并加強風險源排查。從各施工階段與各項必要條件等方面進行評估，做好每一個環(huán)節(jié)的風險防控工作。上述對盾構(gòu)隧道施工工藝與風險規(guī)避措施進行了簡述，旨在能為需要進行盾構(gòu)施工的建設(shè)工程提供理論指導。

參考文獻：

[1]田雙龍.盾構(gòu)機在花崗巖球狀孤石區(qū)及復(fù)合地層中掘進施工技術(shù)淺析[J].卷宗，2016（01）：275-277+278.

[2]張世輝，劉磊，段勁松，等.小直徑盾構(gòu)施工中對小轉(zhuǎn)彎半徑隧道管片拼裝質(zhì)量的管控[J].市政技術(shù)，2017（02）：156-158.

[3]朱江濤.盾構(gòu)掘進姿態(tài)的影響因素及糾偏[J].建設(shè)機械技術(shù)與管理，2017（01）：88-90.

[4]李進.地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)曲線始發(fā)與接收施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（28）：3960.

[5]姜禹成.粉砂地層盾構(gòu)進洞施工技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015（30）：204.